JP4025376B2

JP4025376B2 - Numerically controlled honing device

Info

Publication number: JP4025376B2
Application number: JP4908095A
Authority: JP
Inventors: 秀仁三浦; 周治武田
Original assignee: 株式会社池貝; フジマシン工業株式会社
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JPH08216015A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ホーニング加工中に、砥石の径方向調整を行なえるようにした数値制御ホーニング装置に関し、特に、マシニングセンタや中ぐり盤等に、交換可能に装着して使用できるようにした数値制御ホーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種工作物に対する穴あけ加工は、マシニングセンタあるいは中ぐり盤等を用いて中ぐり（穴あけ）を行なった後、ホーニング盤を用いて穴の円筒内面に対する仕上げ加工を行なっている。この場合におけるホーニング加工は、加工径に対応してあらかじめ用意された粗加工用，中仕上加工用及び仕上加工用のホーニング工具を順次交換しながら行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来は、穴あけ加工を行なうには、中ぐり用の工作機械とホーニング加工用の工作機械を別個に用意し、それぞれの工作機械において別々に加工を行なっていた。このため、二種類の工作機械を用意しなければならないとともに、二度の段取り工程を必要としていた。
【０００４】
また、ホーニング加工を行なうには、上述したように、加工する穴径に対応した複数の工具を用意しなければならないとともに、加工工程が変わるたびに使用工具を交換する必要があった。
【０００５】
このように、従来の穴あけ加工には、設備の効率化及び作業性等の観点からすると大きな改善の余地があった。
さらに、ホーニング時の加工精度は、用意されたホーニング工具によって決まることから、ホーニング砥石に摩耗等があるとその影響を大きく受けて加工精度が低下するとともに、ホーニング砥石の摩耗に対してはなんら対策も講じることができなかった。
【０００６】
本発明は上記の事情にかんがみてなされたものであり、工具の径方向制御機能を有する工作機械を利用することによって、一台の工作機械で、しかも一本の中ぐり工具と、他の一本のホーニング工具のみで穴あけに必要な一連の加工を行なえるようにして、設備の効率化及び作業性の効率化を図ることができるようにした数値制御ホーニング装置の提供を目的とする。
また、本発明は、ホーニング工具の径方向の制御を可能とすることによって、一本のホーニング工具で粗，中仕上及び仕上の各加工を行えるようにし、かつまた、ホーニング砥石の摩耗等による寸法誤差を修正しながら高精度の穴加工を行なえるようにした数値制御ホーニング装置の提供を目的とする。
【０００７】
なお、工具の径方向制御機能を有する工作機械によって回転工具の径方向切込み制御を行なう装置として、特公昭６２−４２７２６号で開示されているものがある。この回転工具の径方向の切込み制御を行なう装置は、主軸に偏心機構を内蔵していないので、主軸の剛性の低下や、主軸の外径を特に増大することがなく、しかも、従来の主軸に偏心機構を内蔵した方式に比べてより大きな径方向の切込みの制御を行なえるといった優れた特徴を有している。
【０００８】
しかしながら、上記装置は、主として穴加工に用いる中ぐり用の回転工具を対象としたものであって、ホーニング工具のように、砥石を保持具の円周上に複数個取付けてあるような工具の半径方向への制御を行なうことはできなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の数値制御ホーニング装置は、先端部に中ぐり工具又はホーニングユニットを交換可能に装着して回転する主軸と、この主軸に貫通して設けられた制御軸に、数値制御によって主軸と相対的な回転を与えるホーニングユニット制御機構とを有し、前記ホーニングユニットが、前記制御軸と係合し、前記制御軸とともに回転する前記中ぐり工具と同様の連結軸、この連結軸の先端に形成されたねじとかみ合い連結軸の回転によって軸方向に移動を行なうナット、このナットと連接し軸方向に移動を行なう径方向制御軸、この径方向制御軸の周面に配設され、径方向制御軸の軸方向への移動によってホーニング砥石が径方向に移動するホーニング工具とからなり、前記中ぐり工具又は前記ホーニングユニットを前記主軸に選択的に装着して中ぐり加工又はホーニング加工を行うときに、前記ホーニングユニット制御機構によって前記中ぐり工具又はホーニングユニットの径方向位置制御を同様に行う構成としてある。
【００１１】
また、請求項２に記載の数値制御ホーニング装置は、前記主軸及び前記ホーニングユニット制御機構が、各種工具を主軸に交換可能に装着して回転させる工作機械に内蔵されており、前記ホーニングユニットがこの工作機械の主軸に装着されたときに数値制御ホーニング装置を構成するとともに、前記工作機械が工具の交換に先立って前記主軸と制御軸を所定の基準角度位置に停止させる位置検出手段を有する構成としてある。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の数値制御ホーニング装置は、前記ホーニングユニット制御機構が、前記制御軸を主軸と同期して回転させる制御歯車群と、この制御歯車群の中間に介装した差動歯車と、この差動歯車を介して前記制御軸に所望の回転を付与するサーボモータとからなり、前記ホーニングユニットが、前記工作機械の主軸に装着されたときに前記連結軸の回転を可能とする錠止手段を具備する構成としてある。
【００１３】
【作用】
本発明の数値制御ホーニング装置によれば、ホーニングユニット制御機構によって径方向制御軸を軸方向に移動させるとホーニング工具の砥石が径方向に移動する。これにより、ホーニング工具における砥石径の連続的な調整が可能となり、一本のホーニング工具で粗，中仕上及び仕上の各加工を行なえるとともに、ホーニング砥石の摩耗に起因する加工誤差を容易に修正することができる。
【００１４】
また、本発明の数値制御ホーニング装置は、ホーニングユニット制御機構として、工具の径方向制御機能を備えた工作機械に内蔵してある制御機構を用いることによって、中ぐり工具等の径方向制御と同様にしてホーニング工具の径方向制御を行なっている。これにより、一台の工作機械で中ぐり加工からホーニング加工までを連続して行なうことができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の数値制御ホーニング装置を、マシニングセンタにホーニングユニットを取り付けて構成した実施例にもとづいて説明する。
図１はホーニングユニットの断面図を示し、図２及び図３はマシニングセンタ内に組み込まれているホーニングユニットの制御機構と、ホーニングユニットを制御系に連結する機構の構成を示す断面図である。
【００１６】
［ホーニングユニットの制御機構］
まず、図２及び図３によってマシニングセンタの内部に組み込まれているホーニングユニットの制御機構の構成について説明する。
主軸頭１には、主軸２が回転自在に支承されており、この主軸２は、図示しない駆動機構によって回転駆動される。これにより、主軸２は加工のための高速回転を行なう。
また、主軸２の貫通孔内には、後述するドローバー２３が挿設してあり、さらに、ドローバー２３の貫通孔内には、上述する制御軸２４が挿設してある。
【００１７】
また、主軸２の後端部には歯車３が取り付けてあり、この歯車３は制御歯車箱４に回転自在に軸支されている歯車５をアイドル歯車として歯車６と連接している。歯車６は、差動歯車箱７に回転自在に軸支されている軸８に固定されており、差動歯車箱７内の歯車９と連接している。
【００１８】
ここで、制御歯車箱４は、主軸頭１に固定されており、差動歯車箱７は、制御歯車箱４に軸受１０及び１１によって回転自在に軸支されている。歯車９は、差動歯車箱７に回転自在に軸支されている軸１２に取り付けられた歯車１３とかみ合っている。
また、この軸１２に取り付けられた歯車１４は、差動歯車箱７の回転中心と同心である貫通穴に軸受１６及び１７によって軸支されている軸１８に固定されている歯車１５にかみ合っている。したがって、歯車１４の回転は、軸１８を介して差動歯車箱７の外部においてその軸１８の上に固定された歯車１９に伝達される。
【００１９】
さらに、歯車１９の回転は、制御歯車箱４に回転自在に軸支された軸２０に取り付けられた歯車２１をアイドル歯車として歯車２２に伝えられる。この歯車２２は、スリーブ状に形成してあり、その貫通孔には制御軸２４が滑りキー２５を介して軸方向にスライドし、かつ歯車２２とともに回転するように支持されている。
また、歯車２２は、前部が、ドローバー２３に固定されているナットピース２６に軸受２７，２８及び２９によって回転自在に軸支されており、後部が、制御歯車箱４に、軸受３０によって回転自在に軸支されると共に滑りキー３１によって軸方向にスライドするように支持されている。
【００２０】
一方、制御歯車箱４に取り付けられている制御用サーボモータ４０の出力軸にキーによって連結されるとともに、制御歯車箱４に軸受４１及び４２によって回転自在に軸支されている歯車４３は、差動歯車箱７に固定されている歯車４４とかみ合っている。したがって、サーボモータ４０の回転により差動歯車箱７が回転する。
【００２１】
ここで、歯車３，６，９，１４，１５，１９及び２２の歯数は、回転主軸２と、制御軸２４との間において回転速度比が１：１になっている。
これにより、サーボモータ４０が回転しない場合には、回転主軸２と制御軸２４とは同期回転し、サーボモータ４０が回転する場合には、その回転は歯車４３を介して歯車４４に伝達され、差動歯車箱７を回転させ、軸８の回転角に差動歯車箱７の回転角、すなわち、軸１２の公転角と、歯車９，１３，１４及び１５によって決定される回転角とが重畳された回転角が軸１８に出力され、この出力が歯車１９及び２１を経て歯車２２に伝達される。
その結果、送りサーボモータ４０によって制御された回転角が、制御軸２４と主軸２との間に所望の相対速度で所望の相対回転を生じさせる。
【００２２】
［連結機構］
次に、ホーニングユニットを主軸に装着させ、上述したホーニングユニット制御機構と連結させる機構の構成について説明する。
制御軸２４の後部は、工具クランプ用シリンダ５０のピストン５１を貫通し、制御軸の係脱用シリンダ５４のピストン５４ａと連結する軸受５３に回転自在に支承されている。
したがって、係脱用シリンダ５４のピストン５４ａを主軸２の先端の側に前進させると、図３に示す、制御軸２４の先端に設けた係合用の凹部２４ａが、主軸２の先端部テーパ穴２ａ内に装着されているホーニングユニット１００（後で詳細に説明する）のプルスタッド１０１の貫通孔に設けた連結軸１０２の係合部１０２ａと連結し、係脱用シリンダ５４のピストン５４ａが後退すると両軸２４，１０２の係合部２４ａ，１０２ａの連結が解除される。
このとき、係脱用シリンダ５４のピストン５４ａの前進及び後退のストロークエンドは、それぞれ、シリンダ５４の後部に取り付けられた近接スイッチ５５及び５６によってその係合，離脱の位置を検出し、確認をするようにしてある。
【００２３】
また、連結時における制御軸２４は、サーボモータ４０によって所定の角度位置に位置決めされ、連結部の凹部２４ａが、ホーニングユニット１００の主軸２への装着時に位置決めされている連結軸１０２の係合凸部１０２ａと同じ位相となるようにされている。このときの角度位置は、回転角度位置検出用近接スイッチ５７によって検出される。
【００２４】
ホーニングユニット１００のクランプ及びアンクランプは、工具クランプ用シリンダ５０のピストン５１を前進させ、歯車２２及びナットピース２６を通じドローバ２３を主軸２の先端部方向に移動させたときにホーニングユニット１００の緊締を解いて押し出す。
一方、ピストン５１が後退して歯車２２及びナットピース２６をフリー状態にすると、ドローバー２３が、さらばね５８によって主軸２の後端部方向に引かれ、ホーニングユニット１００を主軸２に緊締する。
【００２５】
上述したホーニングユニット制御機構と連結機構は、中ぐり工具等の径方向切込み制御を行なう場合に用いる径方向制御機構及び連結機構と同様のものである。
【００２６】
［ホーニングユニット］
次に、マシニングセンタの主軸２に、図示しない自動工具交換装置などによって着脱自在に装着されるホーニングユニットを、図１によって説明する。
図３に示すように、ホーニングユニット１００は、主軸２の回転中心線Ｓと同心であって、プルスタット１０１の貫通孔を貫通し、テーパシャンク部１０３の内部で軸受１０４に回転自在に支承された連結軸１０２を有している。この連結軸１０２の後端には、前記したように主軸２に挿設され制御軸２４の先端係合部２４ａと係合する係合部１０２ａが形成してあり、先部には、キーによって歯車１０６が固定してある。
【００２７】
また、制御軸４５のさらに先端には、ねじ１０５が形成してあり、このねじ１０５にはナット１５１がかみ合っている。
ナット１５１は、テーパシャンク部１０３と結合するナットボディ１５２の内部に、滑りキー１５１ａによって連結軸１０２の軸方向にスライドのみ可能な状態で設けられている。
【００２８】
また、ナットボディ１５２の先端側には、中空状のホーニングバー１５４が結合してあり、このホーニングバー１５４の先端にはホルダガイド１６０が結合してある。
このホルダガイド１６０も中空状に形成してあり、かつ、その先端には軸線と直交する方向にあり溝状のガイド部１６０ａが形成してある。
【００２９】
これらナットボディ１５２，ホーニングバー１５４及びホルダガイド１６０の各貫通孔には、ナット１５１に固定された第二連結軸１５３が移動可能に貫通している。この第二連結軸１５３のホルダガイド１６０側の端部にはくさび形をした径方向制御軸１５５が固定してある。
【００３０】
砥石ホルダ１５６は、ホルダガイド１６０のガイド部１６０ａと同方向に二分割された状態で、径方向制御軸１５５のくさび面に摺接配置してあり、その首部１５６ａはあり状に形成してあって、あり溝状のガイド部１６０ａにガイドされつつ径方向に移動可能となっている。
また、二分割された砥石ホルダ１５６は弾性リング１５７及び１５８によって、常時、中心方向へ付勢されつつ束ねられており、かつ、それぞれの砥石ホルダ１５６の外周にはホーニング砥石１５９が取り付けてある。
【００３１】
したがって、径方向制御軸１５５がその軸線方向（左右）に移動すると、砥石ホルダ１５６がホルダガイドに沿って径方向に移動し、ホーニング砥石１５９の径を変化させる。
なお、砥石ホルダ１５６、弾性リング１５７，１５８及びホーニング砥石１５９は、全体でホーニング工具を構成している。
【００３２】
このホーニングユニット１００の主軸２の着脱時には、回転角度位置検出器３０１及び３０２の検出によって、あらかじめ所定角度位置に割出された（主軸オリエンテーション）主軸２の先端部係合駆動キー１３０に、ホーニングユニット１００のテーパシャンク１０３のグリップ部のキー溝１３１が自動工具交換時に入るようになっている。
これにより、図５に示すように、テーパシャンク１０３に設けられているピン１３２の先端部１３２ａが主軸２のキー１３０の先端部に押し当てられるので、ピン１３２はばね１３３に抗して図中左方向にスライドする。
【００３３】
その結果、ピン１３２に取り付けられている溝カム用ピン１３４が、図５中左方向にスライドし、歯車１０６の所定位置における歯溝内に飛び込んでいる溝カム付のロックピン１３５を放射方向に移動させて引き抜き連結軸１０２を回転可能な状態とする。
すなわち、連結軸１０２をホーニングユニット１００が主軸２と離脱状態のときの鎖錠状態から、回転可能な状態に解除する。
【００３４】
ホーニングユニット１００が主軸２から取り外されたときは、主軸２の先端からホーニングユニット１００が離れるとスライドピン１３２がフリー状態になり、ばね１３３によって溝カム用ピン１３４が押し出され、ロックピン１３５が溝カムによって歯車１０６の所定位置の歯溝に飛び込み、鎖錠状態となる。
【００３５】
次に、上記した本実施例のホーニング装置の動作について説明する。
（１）工具交換指令が出されると、主軸２は、検出器３０１及び３０２の検出信号によって定位置に割出されている（先端キー１３０が一定位置に位置決めされる）。
（２）サーボモータ４０によって制御軸２４は、基準角度位置θ＝０に位置決めされる（制御軸２４の凹部２４ａが、一定位置に位置決めされる工具保持具１００の基準角度位置に対応する位置）。
（３）制御軸２４は、係脱用シリンダ５４によって係合の外れた位置にある。すなわち、ピストン５４ａは図２において右端に後退している。
（４）ドローバー２３は、アンクランプ状態にある（工具クランプ用シリンダ５０のピストン５１は、図２において左端の前進位置にある）。
（５）ばね１３３により、突出したロックピン１３５と歯車１０６との係合によって、ホーニングユニット１００の連結軸１０２が基準角度位置（θ＝０）に鎖錠されている。
【００３６】
以上の（１）〜（５）の条件を備えているときに、ホーニングユニット１００は、図示しない自動工具交換装置によって、主軸２の先端キー１３０にホーニングユニット１００の溝１３１が入るように位置決めされ、装着される。
その後、ドローバー２３は、ピストン５１の右端への後退と、さらばね５８の弾力によりクランプ状態になり、ホーニングユニット１００をクランプする。次いで、シリンダ５４のピストン５４ａが左側に前進すると、制御軸２４と連結軸１０２の係合凹凸部２４ａ及び１０２ａが係合し、切込み制御軸２４と連結軸１０２とは連結される。
【００３７】
また、このとき、連結軸１０２のロックピン１３２は、主軸２の先端に押し当てられ、ホーニングユニット１００の連結軸１０２は、鎖錠を解除される。これにより、ホーニングユニット１００におけるホーニング砥石１５９の径方向への調整が可能となる。
すなわち、サーボモータ４０を回転させて、制御軸２４を主軸２との間で相対回転させると、この回転は係合部２４ａ，１０２ａを介して連結軸１０２に伝達されねじ１０５を回転させる。ねじ１０５の回転はナット１５１の軸方向への移動（この場合、図１における左方向への直線運動）に変換され、第二連結軸１５３を左方向へ移動（前進）させる。
【００３８】
第二連結軸１５３の前進は、径方向制御軸１５５を前進させることになり、その結果、二分割された砥石ホルダ１５６がくさび状の径方向制御軸１５５によって、ホルダガイド１６０にガイドされつつ径方向外方（放射方向）へ押し拡げられ、その外周に取り付けてあるホーニング砥石１５９の径を大きくする。
【００３９】
なお、径方向制御軸１５５が後退すると、二分割されている砥石ホルダ１５６は弾性リング１５７，１５８の収縮作用によって径方向内方（中心方向）へ移動し、ホーニング砥石１５９の径を小さくさせるように作用する。
このホーニング砥石１５９の径方向への変化（位置調整）は連続的に行なうことができ、また、この連続的な径方向への変化（位置調整）は主軸２の回転中にも行なうことができる。
【００４０】
上述のように、本実施例の数値制御ホーニング装置は、中ぐり工具等の径方向制御を行なう機能を備えたマシニングセンタに装着して用いることができるので、中ぐり加工の終了後、自動工具交換装置によって工具を中ぐり工具から上記ホーニングユニットに交換するだけで、新たな段取りを必要とすることなく直ちにホーニング加工を行なうことができる。
したがって、中ぐり加工とホーニング加工を一台の機械によって行なうことができるとともに、中ぐり加工からホーニング加工への移行を、自動的に、しかも短時間のうちに行なうことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の数値制御ホーニング装置によれば、一つのホーニングユニットで粗加工，中加工，仕上加工の三加工を行なうことができ、作業効率を著しく向上させることができるとともに、ホーニング加工を高精度に行なうことができる。
【００４３】
さらに、ホーニング砥石の径方向制御を連続的に行なうことができるので、砥石の摩耗によって発生する加工誤差の修正にも簡単かつ迅速に対応でき、より一層高精度な加工が可能となる。
【００４４】
また、径方向制御機能を有する工作機械に装着して用いる構成とした場合には、ホーニング加工を中ぐり加工等を行なう機械によって行なえるので、中ぐり加工とホーニング加工を一台の機械で連続的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の数値制御ホーニング装置におけるホーニングユニットを示す断面図。
【図２】本発明の一実施例の数値制御ホーニング装置におけるホーニングユニット制御機構を示す断面図（マシニングセンタの主軸系の構成）。
【図３】本発明の一実施例の数値制御ホーニング装置におけるホーニングユニットと主軸系の連結機構を示す断面図。
【図４】本発明の一実施例の数値制御ホーニング装置におけるホーニングユニットの一部平面截断図。
【図５】本発明の一実施例の数値制御ホーニング装置におけるホーニングユニットの錠止機構を説明する部分断面図。
【図６】本発明の一実施例の数値制御ホーニング装置におけるホーニングユニットの錠止機構の一部平面図。
【符号の説明】
２主軸
４制御歯車箱
７差動歯車箱
２２歯車
２３ドローバー
２４制御軸
４０サーボモータ
５０工具クランプ用シリンダ
５４係脱用シリンダ
１００ホーニングユニット
１０２連結軸
１０３テーパシャンク部
１５０ねじ
１５１ナット
１５３第二連結軸
１５４ホーニングバー
１５５径方向制御軸
１５６砥石ホルダ
１５７，１５８弾性リング
１５９ホーニング砥石
１６０ホーニングガイド[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a numerically controlled honing device capable of adjusting the radial direction of a grindstone during a honing process, and in particular, numerically controlled honing that can be used by being exchangeably mounted on a machining center or a boring machine. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in drilling of various workpieces, boring (drilling) is performed using a machining center or a boring machine, and then finishing processing is performed on the cylindrical inner surface of the hole using a honing machine. In this case, honing is performed while sequentially replacing honing tools for roughing, intermediate finishing, and finishing that are prepared in advance corresponding to the machining diameter.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, conventionally, in order to perform drilling, a boring machine tool and a honing machine tool are separately prepared, and each machine tool performs machining separately. For this reason, two types of machine tools have to be prepared, and two setup steps have been required.
[0004]
In addition, in order to perform the honing process, as described above, it is necessary to prepare a plurality of tools corresponding to the hole diameter to be processed, and it is necessary to change the tool to be used every time the machining process is changed.
[0005]
As described above, the conventional drilling has room for significant improvement from the viewpoint of efficiency of equipment and workability.
Furthermore, since the machining accuracy during honing is determined by the prepared honing tool, if the honing wheel is worn, etc., it will be greatly affected and the machining accuracy will be reduced. I couldn't take it.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by using a machine tool having a function of controlling the radial direction of a tool, it is possible to use one machine tool, one boring tool, and another one. It is an object of the present invention to provide a numerically controlled honing device that can improve the efficiency of equipment and workability by enabling a series of processes necessary for drilling to be performed with only a honing tool.
In addition, the present invention enables control of the honing tool in the radial direction so that each honing tool can perform roughing, medium finishing, and finishing, and dimensions due to wear of the honing grindstone and the like. An object of the present invention is to provide a numerically controlled honing device that can perform high-precision drilling while correcting errors.
[0007]
Japanese Patent Publication No. 62-42726 discloses an apparatus that performs radial cutting control of a rotary tool by a machine tool having a radial control function of the tool. Since this device for controlling the cutting in the radial direction of the rotary tool does not have a built-in eccentric mechanism in the main shaft, there is no decrease in the rigidity of the main shaft and the outer diameter of the main shaft is not particularly increased. Compared to a system incorporating an eccentric mechanism, it has an excellent feature that it can control a greater radial cut.
[0008]
However, the above apparatus is mainly intended for a boring rotary tool used for drilling, and like a honing tool, a tool in which a plurality of grindstones are mounted on the circumference of a holder. The radial control could not be performed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the numerically controlled honing apparatus of the present invention includes a main shaft that rotates with a boring tool or a honing unit exchangeably attached to the tip, and a control shaft that is provided through the main shaft. A honing unit control mechanism that provides relative rotation with the main shaft by numerical control, and the honing unit engages with the control shaft and is a connecting shaft similar to the boring tool that rotates together with the control shaft, A nut that engages with a screw formed at the tip of the connecting shaft and moves in the axial direction by rotation of the connecting shaft, a radial control shaft that is connected to the nut and moves in the axial direction, and is arranged on the peripheral surface of the radial control shaft A honing tool in which the honing grindstone moves in the radial direction by the movement of the radial control shaft in the axial direction, and the boring tool or the honing unit is moved forward. When selectively attached to the spindle perform boring or honing, it is a structure to perform similarly radial position control of the boring tool or honing unit by the honing unit control mechanism.
[0011]
Further, in the numerically controlled honing device according to claim 2, the main shaft and the honing unit control mechanism are incorporated in a machine tool for rotating various tools interchangeably on the main shaft, and the honing unit includes the honing unit. A numerically controlled honing device is configured when mounted on a main spindle of a machine tool, and the machine tool has a position detection means for stopping the main spindle and the control axis at a predetermined reference angular position prior to tool replacement. is there.
[0012]
Furthermore, in the numerically controlled honing device according to claim 3, the honing unit control mechanism has a control gear group that rotates the control shaft in synchronization with a main shaft, and a differential gear interposed between the control gear group. And a servo motor for applying a desired rotation to the control shaft via the differential gear, and the honing unit can rotate the connecting shaft when mounted on the main shaft of the machine tool. The locking means is provided.
[0013]
[Action]
According to the numerically controlled honing apparatus of the present invention, when the radial control shaft is moved in the axial direction by the honing unit control mechanism, the grindstone of the honing tool moves in the radial direction. This makes it possible to continuously adjust the diameter of the grinding wheel in the honing tool, making it possible to perform roughing, medium finishing and finishing with a single honing tool, and easily correcting machining errors caused by wear of the honing tool. can do.
[0014]
Further, the numerically controlled honing apparatus of the present invention uses a control mechanism built in a machine tool having a tool radial direction control function as a honing unit control mechanism, thereby enabling the same as radial control of a boring tool or the like. Thus, the radial direction control of the honing tool is performed. Thereby, it is possible to continuously perform from boring to honing with a single machine tool.
[0015]
【Example】
Hereinafter, a numerically controlled honing apparatus according to the present invention will be described based on an embodiment in which a honing unit is attached to a machining center.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the honing unit, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing the configuration of the honing unit control mechanism incorporated in the machining center and the mechanism for connecting the honing unit to the control system.
[0016]
[Control mechanism of honing unit]
First, the configuration of the control mechanism of the honing unit incorporated in the machining center will be described with reference to FIGS.
A main shaft 2 is rotatably supported on the main shaft head 1, and the main shaft 2 is rotationally driven by a drive mechanism (not shown). Thereby, the main shaft 2 performs high-speed rotation for processing.
A draw bar 23 described later is inserted into the through hole of the main shaft 2, and the control shaft 24 described above is inserted into the through hole of the draw bar 23.
[0017]
A gear 3 is attached to the rear end portion of the main shaft 2, and the gear 3 is connected to the gear 6 with a gear 5 rotatably supported by the control gear box 4 as an idle gear. The gear 6 is fixed to a shaft 8 that is rotatably supported by a differential gear box 7, and is connected to a gear 9 in the differential gear box 7.
[0018]
Here, the control gear box 4 is fixed to the spindle head 1, and the differential gear box 7 is rotatably supported on the control gear box 4 by bearings 10 and 11. The gear 9 meshes with a gear 13 attached to a shaft 12 that is rotatably supported by the differential gear box 7.
The gear 14 attached to the shaft 12 meshes with a gear 15 fixed to a shaft 18 supported by bearings 16 and 17 in a through hole concentric with the rotation center of the differential gear box 7. Yes. Therefore, the rotation of the gear 14 is transmitted via the shaft 18 to the gear 19 fixed on the shaft 18 outside the differential gear box 7.
[0019]
Further, the rotation of the gear 19 is transmitted to the gear 22 using the gear 21 attached to the shaft 20 rotatably supported by the control gear box 4 as an idle gear. The gear 22 is formed in a sleeve shape, and the control shaft 24 is supported in the through hole so that the control shaft 24 slides in the axial direction via the sliding key 25 and rotates together with the gear 22.
The gear 22 is rotatably supported by bearings 27, 28, and 29 on a nut piece 26 that is fixed to the draw bar 23 at the front part, and the rear part is rotated by a bearing 30 on the control gear box 4. The shaft is freely supported and supported by the sliding key 31 so as to slide in the axial direction.
[0020]
On the other hand, a gear 43 which is connected to an output shaft of a control servo motor 40 attached to the control gear box 4 by a key and is rotatably supported by bearings 41 and 42 on the control gear box 4 It meshes with a gear 44 fixed to the dynamic gear box 7. Accordingly, the differential gear box 7 is rotated by the rotation of the servo motor 40.
[0021]
Here, the number of teeth of the gears 3, 6, 9, 14, 15, 19 and 22 is such that the rotation speed ratio is 1: 1 between the rotation main shaft 2 and the control shaft 24.
Thereby, when the servo motor 40 does not rotate, the rotation main shaft 2 and the control shaft 24 rotate synchronously, and when the servo motor 40 rotates, the rotation is transmitted to the gear 44 via the gear 43, The differential gear box 7 is rotated, and the rotational angle of the differential gear box 7, that is, the revolution angle of the shaft 12 and the rotational angle determined by the gears 9, 13, 14 and 15 are superimposed on the rotational angle of the shaft 8. The rotation angle is output to the shaft 18, and this output is transmitted to the gear 22 via the gears 19 and 21.
As a result, the rotation angle controlled by the feed servo motor 40 causes a desired relative rotation between the control shaft 24 and the main shaft 2 at a desired relative speed.
[0022]
[Coupling mechanism]
Next, a configuration of a mechanism for attaching the honing unit to the main shaft and coupling the honing unit to the above-described honing unit control mechanism will be described.
The rear portion of the control shaft 24 is rotatably supported by a bearing 53 that passes through the piston 51 of the tool clamping cylinder 50 and is connected to the piston 54a of the control shaft engaging / disengaging cylinder 54.
Therefore, when the piston 54a of the engagement / disengagement cylinder 54 is advanced toward the front end side of the main shaft 2, the engagement recess 24a provided at the front end of the control shaft 24 shown in FIG. When the piston 54a of the engagement / disengagement cylinder 54 is retracted by connecting with the engaging portion 102a of the connecting shaft 102 provided in the through hole of the pull stud 101 of the honing unit 100 (described in detail later) mounted therein. The connection of the engaging portions 24a and 102a of both shafts 24 and 102 is released.
At this time, the forward and backward stroke ends of the piston 54a of the engagement / disengagement cylinder 54 detect and confirm the positions of engagement and disengagement by proximity switches 55 and 56 attached to the rear part of the cylinder 54, respectively. It is like that.
[0023]
Further, the control shaft 24 at the time of connection is positioned at a predetermined angular position by the servo motor 40, and the concave portion 24a of the connection portion is engaged with the engagement protrusion of the connection shaft 102 that is positioned when the honing unit 100 is mounted on the main shaft 2. The phase is the same as that of the portion 102a. The angular position at this time is detected by the rotation angle position detecting proximity switch 57.
[0024]
The honing unit 100 is clamped and unclamped by advancing the piston 51 of the tool clamping cylinder 50 and tightening the honing unit 100 when the draw bar 23 is moved in the direction of the tip of the main shaft 2 through the gear 22 and the nut piece 26. Unscrew and push.
On the other hand, when the piston 51 retreats and the gear 22 and the nut piece 26 are brought into a free state, the draw bar 23 is pulled toward the rear end portion of the main shaft 2 by the spring 58 and the honing unit 100 is fastened to the main shaft 2.
[0025]
The honing unit control mechanism and the coupling mechanism described above are the same as the radial control mechanism and the coupling mechanism used when performing radial cutting control of a boring tool or the like.
[0026]
[Honing unit]
Next, a honing unit that is detachably attached to the spindle 2 of the machining center by an automatic tool changer (not shown) will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the honing unit 100 is concentric with the rotation center line S of the main shaft 2, passes through the through hole of the pullstat 101, and is rotatably supported by the bearing 104 inside the tapered shank portion 103. A connecting shaft 102 is provided. As described above, the connecting shaft 102 is formed with an engaging portion 102a inserted into the main shaft 2 and engaged with the tip engaging portion 24a of the control shaft 24 as described above. A gear 106 is fixed.
[0027]
Further, a screw 105 is formed at the further tip of the control shaft 45, and a nut 151 is engaged with the screw 105.
The nut 151 is provided inside the nut body 152 coupled to the tapered shank portion 103 so as to be slidable only in the axial direction of the connecting shaft 102 by the sliding key 151a.
[0028]
A hollow honing bar 154 is coupled to the distal end side of the nut body 152, and a holder guide 160 is coupled to the distal end of the honing bar 154.
The holder guide 160 is also formed in a hollow shape, and a groove-shaped guide portion 160a is formed at the tip of the holder guide 160 in a direction orthogonal to the axis.
[0029]
A second connecting shaft 153 fixed to the nut 151 is movably passed through the through holes of the nut body 152, the honing bar 154, and the holder guide 160. A wedge-shaped radial control shaft 155 is fixed to the end of the second connecting shaft 153 on the holder guide 160 side.
[0030]
The grindstone holder 156 is slidably disposed on the wedge surface of the radial control shaft 155 in a state of being divided into two in the same direction as the guide portion 160a of the holder guide 160, and the neck portion 156a is formed in a dovetail shape. Thus, it is movable in the radial direction while being guided by the dovetail guide portion 160a.
Further, the grindstone holder 156 divided into two is bundled while being always biased toward the center by elastic rings 157 and 158, and a honing grindstone 159 is attached to the outer periphery of each grindstone holder 156.
[0031]
Therefore, when the radial control shaft 155 moves in the axial direction (left and right), the grindstone holder 156 moves in the radial direction along the holder guide, and the diameter of the honing grindstone 159 is changed.
The grindstone holder 156, the elastic rings 157 and 158, and the honing grindstone 159 constitute a honing tool as a whole.
[0032]
When the main shaft 2 of the honing unit 100 is attached or detached, the honing unit is applied to the front end engagement driving key 130 of the main shaft 2 that is indexed to a predetermined angular position in advance by detection by the rotational angle position detectors 301 and 302 (main shaft orientation). The keyway 131 of the grip portion of the 100 taper shank 103 is adapted to be entered during automatic tool change.
As a result, as shown in FIG. 5, the tip 132 a of the pin 132 provided on the taper shank 103 is pressed against the tip of the key 130 of the main shaft 2, so that the pin 132 resists the spring 133 in the drawing. Slide left.
[0033]
As a result, the groove cam pin 134 attached to the pin 132 slides to the left in FIG. 5, and the lock pin 135 with the groove cam jumping into the tooth groove at a predetermined position of the gear 106 is moved in the radial direction. It is made to move so that the pull-out connecting shaft 102 can be rotated.
That is, the connecting shaft 102 is released from the locked state when the honing unit 100 is detached from the main shaft 2 to the rotatable state.
[0034]
When the honing unit 100 is removed from the main shaft 2, the slide pin 132 becomes free when the honing unit 100 is separated from the tip of the main shaft 2, the groove cam pin 134 is pushed out by the spring 133, and the lock pin 135 is moved into the groove. The cam jumps into the tooth groove at a predetermined position of the gear 106 to be locked.
[0035]
Next, the operation of the honing apparatus of the above-described embodiment will be described.
(1) When a tool change command is issued, the spindle 2 is indexed to a fixed position by the detection signals of the detectors 301 and 302 (the tip key 130 is positioned at a fixed position).
(2) The control shaft 24 is positioned at the reference angle position θ = 0 by the servo motor 40 (the position corresponding to the reference angle position of the tool holder 100 where the recess 24a of the control shaft 24 is positioned at a fixed position). .
(3) The control shaft 24 is in a position disengaged by the engagement / disengagement cylinder 54. That is, the piston 54a is retracted to the right end in FIG.
(4) The draw bar 23 is in an unclamped state (the piston 51 of the tool clamping cylinder 50 is in the advanced position at the left end in FIG. 2).
(5) The coupling shaft 102 of the honing unit 100 is locked at the reference angular position (θ = 0) by the engagement between the protruding lock pin 135 and the gear 106 by the spring 133.
[0036]
When the above conditions (1) to (5) are satisfied, the honing unit 100 is positioned by an automatic tool changer (not shown) so that the groove 131 of the honing unit 100 enters the tip key 130 of the spindle 2. To be installed.
Thereafter, the draw bar 23 is clamped by the retraction of the piston 51 to the right end and the elasticity of the retraction spring 58, and the honing unit 100 is clamped. Next, when the piston 54a of the cylinder 54 advances to the left side, the engagement uneven portions 24a and 102a of the control shaft 24 and the connecting shaft 102 are engaged, and the cutting control shaft 24 and the connecting shaft 102 are connected.
[0037]
At this time, the lock pin 132 of the connecting shaft 102 is pressed against the tip of the main shaft 2, and the connecting shaft 102 of the honing unit 100 is unlocked. Thereby, the adjustment to the radial direction of the honing grindstone 159 in the honing unit 100 becomes possible.
That is, when the servo motor 40 is rotated and the control shaft 24 is rotated relative to the main shaft 2, this rotation is transmitted to the connecting shaft 102 via the engaging portions 24 a and 102 a to rotate the screw 105. The rotation of the screw 105 is converted into movement of the nut 151 in the axial direction (in this case, linear movement in the left direction in FIG. 1), and the second connecting shaft 153 is moved (moved forward) in the left direction.
[0038]
Advancement of the second connecting shaft 153 advances the radial control shaft 155, and as a result, the two-piece grinding wheel holder 156 is guided by the wedge-shaped radial control shaft 155 while being guided by the holder guide 160. The diameter of the honing grindstone 159 that is pushed outward in the direction (radial direction) and attached to the outer periphery thereof is increased.
[0039]
When the radial control shaft 155 is retracted, the two-piece grindstone holder 156 is moved radially inward (center direction) by the contraction action of the elastic rings 157 and 158 so that the diameter of the honing grindstone 159 is reduced. Act on.
The change in the radial direction (position adjustment) of the honing grindstone 159 can be performed continuously, and the continuous change in the radial direction (position adjustment) can also be performed while the spindle 2 is rotating. .
[0040]
As described above, the numerically controlled honing apparatus according to the present embodiment can be used by being mounted on a machining center having a function of performing radial control of a boring tool or the like, so that automatic tool change is performed after boring processing is completed. By simply exchanging the tool from the boring tool to the honing unit, the honing process can be performed immediately without the need for new setup.
Therefore, boring and honing can be performed by one machine, and the transition from boring to honing can be performed automatically and in a short time.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the numerically controlled honing apparatus of the present invention, three processes of roughing, intermediate machining, and finishing can be performed with one honing unit, and work efficiency can be remarkably improved and honing can be performed. Processing can be performed with high accuracy.
[0043]
Further, since the radial direction control of the honing grindstone can be continuously performed, it is possible to easily and quickly cope with the correction of the machining error caused by the wear of the grindstone, and it is possible to perform machining with higher accuracy.
[0044]
In addition, honing can be performed by a machine that performs boring, etc. when it is configured to be mounted on a machine tool having a radial direction control function, so boring and honing can be performed continuously with a single machine. Can be done automatically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a honing unit in a numerically controlled honing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the honing unit control mechanism in the numerically controlled honing apparatus of one embodiment of the present invention (configuration of the spindle system of the machining center).
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a coupling mechanism between a honing unit and a spindle system in a numerically controlled honing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial plan view of a honing unit in a numerically controlled honing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a locking mechanism of a honing unit in the numerically controlled honing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial plan view of the locking mechanism of the honing unit in the numerically controlled honing apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Main shaft 4 Control gear box 7 Differential gear box 22 Gear 23 Draw bar 24 Control shaft 40 Servo motor 50 Clamp cylinder 54 Engaging / disconnecting cylinder 100 Honing unit 102 Connecting shaft 103 Taper shank 150 Screw 151 Nut 153 Second connecting shaft 154 Honing bar 155 Radial direction control shaft 156 Grinding wheel holder 157,158 Elastic ring 159 Honing grindstone 160 Honing guide

Claims

先端部に中ぐりユニット又はホーニングユニットを選択的に装着して回転する主軸と、
この主軸に貫通して設けられた制御軸に、数値制御によって主軸と相対的な回転を与えるホーニングユニット制御機構とを有し、
前記ホーニングユニットが、前記制御軸と係合し、前記制御軸とともに回転する前記中ぐりユニットと同様の連結軸と、この連結軸の先端に形成されたねじとかみ合い当該連結軸の回転によって軸方向に移動を行なうナットと、このナットと連接し軸方向に移動を行なう径方向制御軸と、この径方向制御軸の周面に配設され、径方向制御軸の軸方向への移動によって砥石が径方向に移動するホーニング工具とからなり、
前記中ぐりユニット又は前記ホーニングユニットを前記主軸に選択的に装着して中ぐり加工又はホーニング加工を行なうときに、前記ホーニングユニット制御機構によって、前記中ぐりユニットにおける中ぐり工具の刃先の径方向位置制御と、ホーニングユニットにおけるホーニング工具の砥石の径方向位置制御を同様に行なうことを特徴とする数値制御ホーニング装置。A spindle that rotates with a boring unit or honing unit selectively attached to the tip, and
A honing unit control mechanism that gives a rotation relative to the main shaft by numerical control to a control shaft provided through the main shaft,
The honing unit, engaged with the control shaft, the axial direction as well as of the connecting shaft and the boring unit which rotates, by rotation of the connecting shaft engages the threads formed on the distal end of the connecting shaft with the control shaft a nut for moving the, the radial control axes for moving in the axial direction and connected with the nut, is disposed on the peripheral surface of the radial control axis, the grinding wheel by the movement in the axial direction of the radial control axis It consists of a honing tool that moves in the radial direction,
When the boring unit or the honing unit is selectively mounted on the main shaft to perform boring or honing, the honing unit control mechanism controls the radial position of the cutting edge of the boring tool in the boring unit. A numerically controlled honing apparatus characterized by performing control and radial position control of a honing tool grindstone in a honing unit in the same manner.